Указания по применению минеральных вяжущих материалов при строительстве дорожных искусственных сооружений

УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОЖНЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ  

Характеристика минеральных вяжущих материалов

Минеральные (неорганические) вяжущие материалы представляют собой обычно порошкообразные вещества, которые после затворения водой, а в отдельных случаях слабым раствором некоторых солей способны постепенно переходить из тестообразного (вязко-жидкого) состояния в твердое, приобретая свойства камня.

Минеральные вяжущие по характеру твердения делят на две группы:

воздушного твердения (или воздушные вяжущие материалы), обладающие способностью после затворения водой твердеть в сухой среде (воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие и растворимое стекло);

водного твердения (или гидравлические вяжущие материалы), после затворения их водой твердеющие на воздухе и в воде, причем во влажной среде вяжущие приобретают большую прочность. Представителями этой группы являются цементы.

Минеральные вяжущие являются одними из основных в строительстве, они выполняют обычно роль клея, с помощью которого изготовляют конгломератные или брекчиевидные искусственные каменные материалы (например, бетоны), а также склеивают каменные изделия, омоноличивают стыки и т.п.

Гидравлическая известь и романцемент по составу и особенностям процессов твердения занимают как бы промежуточное место между воздушными и гидравлическими вяжущими: после затворения водой, начав твердеть на воздухе, они продолжают твердеть как на воздухе, так и во влажной среде. При дальнейшем твердении во влажной среде они приобретают большую прочность.

В строительстве начали применять минеральные вяжущие, которые эффективнее твердеют при автоклавной обработке (при давлении 0,80- 1,01 МПа в атмосфере, насыщенной паром). К этой группе относят известково-кремнеземистые, бесклинкерные шлаковые и другие вяжущие материалы.

Воздушная известь

Воздушная известь получается в результате обжига до возможно полного разложения чистых или доломитизированных известняков или мела, содержащих глинистого вещества не более 6-8%. Полученную таким способом известь СаО в виде кусков белого или сероватого цвета называют негашеной (комовой или кипелкой).

Если в извести примеси окиси магния не более 5%, ее называют кальциевой, если окиси магния от 5 до 20% - магнезиальной, а при 20-35% - доломитизированной.

В природе известняки как осадочная порода содержат примеси углекислого магния, кварцита, глинистого вещества. Чем чище используемые известняки, тем лучше, "жирнее", известь и, наоборот, чем больше примесей они содержат, тем более "тощая" получается известь.

Производство воздушной извести. Добытую в карьере породу (известняк или мел) дробят и подвергают обжигу в шахтных или вращающихся печах. Крупность дробленой породы зависит от вида печи. Шахтные печи бывают пересыпные или короткопламенные (рис.1), в которые сверху загружают куски породы размером 10-15 см послойно с топливом (каменным углем, коксом). Из таких печей комовую известь выгружают вместе с золой. Шахтные печи с выносными топками или длиннопламенные имеют внизу обычно четыре топки, в которых сгорает топливо. В печь загружают крупные куски породы, которые подвергают обжигу.

Рис.1. Пересыпная шахтная печь

1 - зона обжига;

2 - зона подогрева;

3 - зона охлаждения;

4 - загрузка;

5 - выгрузка.

Наиболее чистый продукт обжига и наиболее полный обжиг происходят в газогенераторных печах, устроенных таким образом, что сгорающее в топке топливо превращается в газообразное вещество, которое и вводят в печь для сжигания. Более совершенные вращающиеся печи загружают мелкодробленым известняком, который при медленном вращении печи подвергается равномерному обжигу. В процессе обжига известняк (или мел), нагреваясь до температуры 900-1200 °С, диссоциирует с большим поглощением тепла по реакции СаСО+180 кДжСаО+СО. Если известняк содержит примеси глинистого вещества, помимо СаО образуется небольшое количество силикатов, алюминатов и ферритов кальция.

Обжиг ведут таким образом, чтобы все куски были равномерно обожжены, так как недожиг (СаСО) является балластом и должен быть в последующем удален. Пережженные куски (пережог) образуются в местах более высоких температур (>1200 °С) в виде оплавленных кусков. Наличие в обыкновенной строительной извести пережога снижает ее качество, так как пережог при затворении водой весьма медленно гасится. Поэтому наличие зерен пережога в строительном растворе приводит к тому, что при гидратации зерен связанное с этим увеличение объема вызывает растрескивание уже затвердевшего раствора.

Молотая негашеная известь. Комовую известь после предварительного дробления размалывают в мельницах до тонкого мучнистого состояния (зерен размером менее 0,08 мм должно быть 85%).

Применение молотой извести имеет ряд преимуществ: используется вся комовая известь, устраняется не только вредное влияние, но и рационально используется пережог; утилизируется тепло, которое выделяется при гидратации извести, что ускоряет процессы ее схватывания и твердения. Саморазогревание материала (раствора или бетона) способствует росту прочности, что особенно важно при зимних работах (каменной кладки и др.). В молотую негашеную известь можно вводить тонкомолотые минеральные добавки: доменные и топливные шлаки, золы и др. Продукт совместного помола негашеной извести и карбонатной породы называют карбонатной известью.